KR102616964B1 - 치과 스플린트용 열가소성 다층필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하는 0.1 내지 0.3 mm의 두께의 중심층(A) 및 상기 중심층의 양면에 형성되되, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 0.2 내지 0.5 mm의 두께의 제1 및 제2 표면층(B, B')을 포함하여 구성되되;
ASTM D412에 따른 인장강도가 40 내지 60 MPa이고, 신장률은 200 내지 400 %이고, 인장탄성율이 1500 내지 2000 MPa이고, 유리전이온도(Glass transition temperature)가 78 내지 85 ℃이고, ASTM E 831에 따른 열팽창계수가 150 내지 170 ppm/℃인 치과 스플린트용 열가소성 다층필름으로서;
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 폴리올 화합물 100 중량부, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부 및 무기 충전제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
우수한 강도, 신장율 및 인장탄성율과 낮은 열변형을 갖는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름에 관한 것이다.
ASTM D412에 따른 인장강도가 40 내지 60 MPa이고, 신장률은 200 내지 400 %이고, 인장탄성율이 1500 내지 2000 MPa이고, 유리전이온도(Glass transition temperature)가 78 내지 85 ℃이고, ASTM E 831에 따른 열팽창계수가 150 내지 170 ppm/℃인 치과 스플린트용 열가소성 다층필름으로서;
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 폴리올 화합물 100 중량부, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부 및 무기 충전제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
우수한 강도, 신장율 및 인장탄성율과 낮은 열변형을 갖는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름에 관한 것이다.
Description
본 발명은 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG)를 함유하는 제1 및 제2 표면층(B, B')의 사이에, 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하는 중심층(A)을 형성함으로써, 우수한 강도, 신장율 및 인장탄성율과 낮은 열변형을 갖는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름에 관한 것이다.
치과 스플린트는 상악 및/또는 하악 형상에 적어도 부분적으로 맞춰진 착탈식 플라스틱 치아 보조물(dental aids)로서, 예를들어, 이갈이 스플린트(bruxism splints), 교정용 스플린트(correction splints), 예컨대, 리테이너(retainer), 얼라이너(aligner), 마우스가드(mouthguards), 표백 스플린트(bleaching splints), 코골이 스플린트(snoring splints) 및 스플린트-기반 임시 브리지 등이 있다.
보다 구체적으로 교정용 스플린트(correction splints) 중 얼라이너(Aligner)는 치아 위에 맞춰져서 치아에 병진 또는 회전력(translational or rotational forces)을 가하도록 설계되어 교정 치아의 이동을 촉진시킬 수 있어야 하고, 리테이너(retainer)는 교정된 치아가 변형되지 않도록 치아의 위치를 안정화시키 위한 유지장치이다. 또한, 마우스가드(mouth guards), 이갈이 스플린트(bruxism splints)와 같은 치아 보호 장치 또는 치과 부목은 외부 힘으로부터 치아를 보호할 수 있도록 충격력을 소산시킬 수 있어야 하고, 동시에, 유연하거나 두께가 얇아서 사람의 치아의 자연적인 교합을 방해하지 않거나 말하는 것을 방해하지 않아야 한다.
이러한 치과 스플린트는 치아를 정확하게 이동시키거나 치아를 보호하기 위하여, 우수한 강도, 신장율 및 인장탄성율을 갖고 낮은 열변형의 성능이 있어야 한다.
이에, 종래에는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 고분자 필름을 단일 내지 3중층으로 제작한 후, 열을 가해 연화시켜 치아와 같이 원하는 형상을 갖는 모형에 대고 성형하여, 더욱 강하고 가벼우며 사용이 간편화된 치과 스플린트를 개발하고자 하였다.
그러나 종래의 치과 스플린트는 압출 및 열성형 등의 제작 과정에서 뿐만 아니라, 사용 도중 치아의 마찰에 의하여, 두께가 불균일해져 강도가 저하되거나 마모 또는 변형되기 쉽고 심한 경우에는 찢김이 발생는 문제점이 여전히 남아 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 압출 및 열성형 등의 제작 과정에서 뿐만 아니라, 사용 도중 치아의 마찰에 의하여, 두께가 불균일해지거나 강도가 저하되어 치과 스플린트가 마모 또는 변형되는 것을 방지함과 동시에, 치아의 자연적인 교합 및 말하는 것을 방해하지 않을 수 있도록 얇은 두께에도 우수한 유연성을 부여한 치과 스플린트용 열가소성 다층필름을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하는 0.1 내지 0.3 mm의 두께의 중심층(A) 및 상기 중심층의 양면에 형성되되, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 0.2 내지 0.5 mm의 두께의 제1 및 제2 표면층(B, B')을 포함하여 구성되되;
ASTM D412에 따른 인장강도가 40 내지 60 MPa이고, 신장률은 200 내지 400 %이고, 인장탄성율이 1500 내지 2000 MPa이고, 유리전이온도(Glass transition temperature)가 78 내지 85 ℃이고, ASTM E 831에 따른 열팽창계수가 150 내지 170 ppm/℃인 치과 스플린트용 열가소성 다층필름으로서;
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부 및 무기 충전제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것인 치과 스플린트용 열가소성 다층필름을 제공한다.
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부, 무기 충전제 1 내지 10 중량부, 구연산트리에틸 0.1 내지 5 중량부, 실릴 옥살레이트 0.1 내지 5 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 무기 충전제는 실리카 100 중량부에 대하여, 황화아연 90 내지 120 중량부, 바이델라이트(beidellite ) 1 내지 10 중량부 및 아연 실리케이트 1 내지 10 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
상기 [화학식1]에서,
R은 서로 같거나 다른 것으로서, 각각 독립적으로 H, C1 내지 C6의 알킬기 또는 히드록시기이다.
상기 폴리올 화합물은 수평균 분자량이 500 내지 2000인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 및 수평균 분자량이 3000 내지 5000인 폴리에스테르 폴리올을 1: 0.2 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것이고;
상기 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌숙시네이트 폴리올, 폴리부틸렌숙시네이트 폴리올, 폴리에틸렌세바케이트 폴리올, 폴리부틸렌세바케이트 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 실릴 옥살레이트는 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
상기 [화학식2]에서,
R' 및 R"은 서로 같거나 다른 것으로서, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기, 비닐기, 페닐기 또는 이들이 조합된 관능기이다.
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 하기 화학식 3로 표시되는 발리엔아민 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 3]
본 발명의 일 구현예에 따른 치과 스플린트용 열가소성 다층필름에 의하면, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG)를 함유하는 제1 및 제2 표면층(B, B')의 사이에, 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하는 중심층(A)을 형성함으로써, 우수한 강도, 신장율 및 인장탄성율과 낮은 열변형을 갖는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 치아에 우수한 강도 및 낮은 열변형 성능을 부여하여, 치아를 정확하게 이동시키거나, 교정된 치아가 변형되지 않도록 하고, 외부의 충격으로부터 치아를 효과적으로 보호할 수 있는 효과가 있다. 또한, 압출 및 열성형 등의 제작 과정에서 뿐만 아니라, 사용 도중 치아의 마찰에 의하여, 두께가 불균일해지거나 강도가 저하되어 치과 스플린트가 마모 또는 변형되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 동시에, 우수한 신장율 및 인장탄성율을 가져, 얇은 두께에도 우수한 유연성을 부여할 수 있는 바, 치아의 자연적인 교합 및 말하는 것을 방해하지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 치과 스플린트용 열가소성 다층필름의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하는 0.1 내지 0.3 mm의 두께의 중심층(A) 및 상기 중심층의 양면에 형성되되, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 0.2 내지 0.5 mm의 두께의 제1 및 제2 표면층(B, B')을 포함하여 구성되되;
ASTM D412에 따른 인장강도가 40 내지 60 MPa이고, 신장률은 200 내지 400 %이고, 인장탄성율이 1500 내지 2000 MPa이고, 유리전이온도(Glass transition temperature)가 78 내지 85 ℃이고, ASTM E 831에 따른 열팽창계수가 150 내지 170 ppm/℃인 치과 스플린트용 열가소성 다층필름으로서;
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 폴리올 화합물 100 중량부, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부 및 무기 충전제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것인 치과 스플린트용 열가소성 다층필름을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 치과 스플린트용 열가소성 다층필름의 개략적인 단면도를 도 1에 도시하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 치과 스플린트용 열가소성 다층필름은 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하는 0.1 내지 0.3 mm의 두께의 중심층(A) 및 상기 중심층의 양면에 형성되되, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 0.2 내지 0.5 mm의 두께의 제1 및 제2 표면층(B, B')을 포함하여 구성된다.
상기 치과 스플린트용 열가소성 다층필름은 당분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로 제조될 수 있는 바, 그 제조방법을 특별히 제한하지 않으나, 공압출(Co-extrusion), 라미네이팅법 등과 같은 열가소성 다층필름의 열성형 방법에 의하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 열성형은 150 내지 300 ℃ 범위에서 수행될 수 있다.
먼저, 상기 중심층(A)은 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하되, 0.1 내지 0.3 mm의 두께를 갖는 것일 수 있다.
이러한 상기 중심층(A)은 독립적으로, 폴리올 화합물 100 중량부, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부 및 무기 충전제 1 내지 10 중량부를 포함하는 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하여; ASTM D412에 따른 인장강도가 20 내지 50 MPa이고, 신장률은 350 내지 650 %이고, 두께가 0.1 내지 0.3 mm인 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 폴리올 화합물은 상기 디이소시아네이트 화합물과 반응하여, 우수한 강도, 신장율, 인장탄성율을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 폴리올 화합물은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않지만, 상기 폴리올 화합물의 비제한적인 예를들면, 수평균 분자량이 500 내지 2000인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 및 수평균 분자량이 3000 내지 5000인 폴리에스테르 폴리올을 1: 0.2 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써, 신장율 및 인장탄성율의 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌숙시네이트 폴리올, 폴리부틸렌숙시네이트 폴리올, 폴리에틸렌세바케이트 폴리올, 폴리부틸렌세바케이트 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
이하, 상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 구성하는 다른 구성 성분들의 함량은 상기 폴리올 화합물 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 디이소시아네이트 화합물은 상기 폴리올 화합물과 반응하여, 우수한 강도, 신장율, 인장탄성율을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 디이소시아네이트 화합물은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않지만, 상기 디이소시아네이트 화합물의 비제한적인 예를들면, 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI; Naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라페닐렌 디이소시아네이트(PPDI; Paraphenylene diisocyanate), 토리딘 디이소시아네이트(TODI; tolidine diisocyanate), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI; diphenyl methane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI; tolunene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI; hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(H12MDI; dicyclohexylmethane diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI; Isoporone diisocyanate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 디이소시아네이트 화합물은 상기 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 80 내지 90 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 디이소시아네이트 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 디이소시아네이트 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 경도가 지나치게 높아져 유연성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 사슬 연장제는 가교도를 상승시켜, 점도를 향상시키고 우수한 강도 및 용융강도(melt strength), 열가소성 및 열성형성을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 사슬 연장제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로서, 그 종류를 특별히 제한하지 않지만, 상기 사슬 연장제의 비제한적인 예를들면, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2,2,4-트리메틸-1,5-펜탄디올, 2-메틸-2-에틸-1,3-프로판디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 디올계 사슬 연장제를 사용할 수 있다.
상기 사슬 연장제는 상기 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 사슬 연장제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 사슬 연장제의 함량이 너무 많은 경우에는 경도가 지나치게 높아져 유연성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 무기 충전제는 얇으면서도 우수한 강도와 일정한 두께를 구현하도록 하고, 낮은 열변형을 갖도록 하는 기능을 한다.
상기 무기 충전제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 상기 무기 충전제으 비제한적인 예를들면, 실리카를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
이러한 상기 무기 충전제는 실리카 100 중량부, 황화아연 90 내지 120 중량부, 바이델라이트(beidellite) 1 내지 10 중량부 및 아연 실리케이트 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 무기 충전제는 상기 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 무기 충전제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 무기 충전제의 함량이 너무 많은 경우에는 유연성 및 열성형성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 상기 실리카는 제1 및 제2 표면층(B, B')과의 접착력을 개선시켜 우수한 강도를 갖는 다층필름을 구현하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 실리카는 평균입경이 10 내지 30 μm 인 것으로서, 불소처리에 의해 표면이 개질된 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 불소처리에 의해 표면이 개질된 실리카는 40 내지 60 ℃의 온도에서 증류수 100 중량부에, 불화암모늄(NH4F), 이불화암모늄(NH4HF2), 불화수소(HF) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 불소 화합물 0.01 내지 0.10 중량부를 혼합한 수용액에, 실리카 10 내지 50 중량부를 첨가 및 교반하여, 실리카 슬러리를 제조하는 단계; 상기 실리카 슬러리를 감압증류한 후, 오븐에서 건조하여 건조된 불소처리 실리카 분말을 수득하는 단계; 및 상기 건조된 불소처리 실리카 분말을 300 내지 500 ℃의 온도에서 열처리하여, 불소처리에 의해 표면이 개질된 실리카를 수득하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 인장탄성율을 개선하고, 시간 경과에 따른 필름의 변색을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 상기 무기 충전제를 구성하는 다른 구성 성분들의 함량은 상기 실리카 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 황화아연은 얇으면서도 우수한 강도와 일정한 두께를 구현하도록 하는 기능을 한다.
상기 황화아연은 상기 실리카 100 중량부에 대하여, 90 내지 120 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 황화아연의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 황화아연의 함량이 너무 많은 경우에는 열성형성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 바이델라이트(beidellite)는 우수한 강도와 낮은 열변형을 갖도록 하는 기능을 한다.
상기 바이델라이트(beidellite)는 상기 실리카 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 바이델라이트(beidellite)의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 바이델라이트(beidellite)의 함량이 너무 많은 경우에는 유연성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 아연 실리케이트는 제1 및 제2 표면층(B, B')과의 접착력을 개선시켜 우수한 강도를 갖는 다층필름을 구현하도록 하는 기능을 한다.
상기 아연 실리케이트는 상기 실리카 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 아연 실리케이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 아연 실리케이트의 함량이 너무 많은 경우에는 열성형성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 상기한 개선효과를 더욱 향상시키기 위하여, 구연산트리에틸 0.1 내지 5 중량부, 실릴 옥살레이트 0.1 내지 5 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것일 수 있다.
즉, 상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 폴리올 화합물 100 중량부, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부, 무기 충전제 1 내지 10 중량부, 구연산트리에틸 0.1 내지 5 중량부, 실릴 옥살레이트 0.1 내지 5 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
상기 [화학식1]에서,
R은 서로 같거나 다른 것으로서, 각각 독립적으로 H, C1 내지 C6의 알킬기 또는 히드록시기이다.
보다 구체적으로, 상기 구연산트리에틸은 조성물을 연화시켜 일정한 두께를 유지하면서, 찢어지는 현상없이, 우수한 열성형 성능을 구현하도록 하는 기능을 한다.
상기 구연산트리에틸은 상기 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 구연산트리에틸의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 구연산트리에틸의 함량이 너무 많은 경우에는 지나치게 연화되어 오히려 열성형성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 실릴 옥살레이트는 조성물의 응집을 방지하고, 신장율을 개선하면서, 제1 및 제2 표면층(B, B')과의 접착력을 더욱 개선시켜 우수한 강도를 갖는 다층필름을 구현하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 실릴 옥살레이트는 하기 화학식 2로 표시되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
[화학식 2]
상기 [화학식2]에서,
R' 및 R"은 서로 같거나 다른 것으로서, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기, 비닐기, 페닐기 또는 이들이 조합된 관능기이다.
보다 구체적으로, 상기 실릴 옥살레이트는 디메틸실릴 옥살레이트, 비닐페닐실릴 옥살레이트, 메틸비닐실릴 옥살레이트, 디페닐실릴 옥살레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
상기 실릴 옥살레이트는 상기 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 실릴 옥살레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 실릴 옥살레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 탄성율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물은 인장탄성율을 부여하면서도, 제1 및 제2 표면층(B, B')과의 접착력을 개선시켜 우수한 강도를 갖는 다층필름을 구현하도록 하는 기능을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물은 상기 폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과는 기대하기 어렵고 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 우수한 접착 강도, 인장탄성율, 낮은 열변형성을 제공하기 위하여, 하기 화학식 3로 표시되는 발리엔아민 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 3]
한편, 상기 중심층의 양면에 형성되는 제1 및 제2 표면층(B, B')은 각각 독립적으로, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 필름인 것이라면, 그 종류를 특별히 제한하지 않는다. 다만, 상기 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 필름의 비제한적인 예를들면, ASTM D412에 따른 인장강도가 40 내지 60 MPa이고, 신장률은 100 내지 200 %이고, 두께가 0.2 내지 0.5 mm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 치과 스플린트용 열가소성 다층필름은 ASTM D412에 따른 인장강도가 40 내지 60 MPa이고, 신장률은 200 내지 400 %이고, 인장탄성율이 1500 내지 2000 MPa이고, 유리전이온도(Glass transition temperature)가 78 내지 85 ℃이고, ASTM E 831에 따른 열팽창계수가 150 내지 170 ppm/℃인 것일 수 있다. 즉, 우수한 강도, 신장율 및 인장탄성율과 낮은 열변형을 갖는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 치아에 우수한 강도 및 낮은 열변형 성능을 부여하여, 치아를 정확하게 이동시키거나, 교정된 치아가 변형되지 않도록 하고, 외부의 충격으로부터 치아를 효과적으로 보호할 수 있는 효과가 있다. 또한, 압출 및 열성형 등의 제작 과정에서 뿐만 아니라, 사용 도중 치아의 마찰에 의하여, 두께가 불균일해지거나 강도가 저하되어 치과 스플린트가 마모 또는 변형되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 동시에, 우수한 신장율 및 인장탄성율을 가져, 얇은 두께에도 우수한 유연성을 부여할 수 있는 바, 치아의 자연적인 교합 및 말하는 것을 방해하지 않는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
[제조예1]
폴리올 화합물의 준비
수평균 분자량이 2000인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜을 사용하였다.
[제조예2]
폴리올 화합물의 준비
수평균 분자량이 1000인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 및 수평균 분자량이 4000인 폴리(에틸렌 숙시네이트) 글리콜을 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
[제조예3]
폴리올 화합물의 준비
수평균 분자량이 1000인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 및 수평균 분자량이 4000인 폴리(에틸렌 숙시네이트) 글리콜을 1: 0.3 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
[제조예4]
불소처리에 의해 표면이 개질된 실리카의 준비
50 ℃의 온도에서 증류수 100 중량부에, 이불화암모늄(NH4HF2) 0.07 중량부를 혼합한 수용액에, 실리카(평균입경: 17 μm) 30 중량부를 첨가한 후, 5시간 동안 교반하여, 실리카 슬러리를 제조하였다. 상기 실리카 슬러리를 감압증류한 후, 75 ℃의 오븐에서 건조하여 건조된 불소처리 실리카 분말을 수득하였다. 이후, 상기 건조된 불소처리 실리카 분말을 450 ℃의 온도에서 7시간 동안 열처리하여, 불소처리에 의해 표면이 개질된 실리카를 수득하였다.
[실시예 및 비교예]
하기 표 1의 성분 및 함량으로 준비된 열가소성 폴리우레탄계 조성물 및 비교용 조성물을 함유하는 마스터 배치를 각각 준비하였다. 기재로서 준비된 제1 표면층(B)의 일면에, 상기 준비된 열가소성 폴리우레탄계 조성물 및 비교용 조성물을 260 ℃의 온도에서 용융 압출하여, 필름 상태의 중심층(A)을 형성하였다. 이때, 상기 기재로서 준비된 제1 표면층(B)은 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 SK chemical사의 SKYGREEN S2008필름를 사용하였다. 이러한 상기 제1 표면층(B)용 필름는 ASTM D412에 따른 인장강도가 50 MPa이고, 신장률은 140 %이고, 두께가 0.3 mm인 것을 사용하였다.
한편, 상기 형성된 필름 상태의 중심층(A)은 별도의 기재없이 두께가 0.2 mm가 되도록 용융 압출하여, 물성 측정용 중심층(A)을 별도로 형성하였다. 이러한 물성 측정용 중심층(A)에 대하여, ASTM D412에 따른 인장강도, 신장률 및 평균 두께를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
이후, 상기 중심층(A)의 다른 일면에 제2 표면층(B')을 적층하여, 200 ℃의 온도에서 공압출(Co-extrusion) 및 합지함으로써, 제1 표면층(B)/중심층(A)/제2 표면층(B')으로 적층 가공된 치아 보조물 성형용 다층필름를 제조하였다. 이때, 상기 적층된 제2 표면층(B')용 필름는 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 SK chemical사의 SKYGREEN S2008필름를 사용하였다. 이러한 상기 제2 표면층(B')용 필름는 ASTM D412에 따른 인장강도가 50 MPa이고, 신장률은 140 %이고, 두께가 0.3 mm인 것을 사용하였다.
| 열가소성 폴리우레탄계 조성물 (구분: 중량부) | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 폴리올 화합물 | 100 [제조예2] |
100 [제조예2] |
100 [제조예3] |
100 [제조예1] |
100 [제조예2] |
|
| 디이소시아네이트 화합물_ 디페닐메탄 디이소시아네이트 |
85 | 85 | 85 | 85 | 85 | |
| 사슬 연장제_디에틸렌 글리콜 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 구연산트리에틸 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | - | 2.5 | |
| 디메틸실릴 옥살레이트 | 1.5 | - | 1 | - | - | |
| 비닐페닐실릴 옥살레이트 | - | 1.5 | 0.5 | |||
| 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물[화학식1; R은 히드록시기] |
1.5 | 1.5 | 1.5 | - | - | |
| 발리엔아민[화학식3] | - | - | 2 | - | - | |
| 무기 충전제 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | |
| (중량부) | 실리카(평균입경: 17 μm) |
100 [통상의 실리카 분말] |
100 [제조예4] |
100 [제조예4] |
100 [통상의 실리카 분말] |
100 [통상의 실리카 분말] |
| 황화아연 | 100 | 100 | 100 | - | - | |
| 바이델라이트 | 8 | 8 | 8 | - | 8 | |
| 아연 실리케이트 | 7 | 7 | 7 | - | - | |
| 중심층(A)의 물성 | ||||||
| ASTM D412 | 인장강도(MPa) | 41.3 | 43.2 | 44.6 | 36.9 | 38.3 |
| 신장률(%) | 400 | 470 | 520 | 310 | 370 | |
| 평균 두께(mm) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |
[시험예]
이하에서는 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 치과 스플린트용 열가소성 다층필름의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 상기 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
다층필름의 물성 평가
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 치과 스플린트용 열가소성 다층필름 및 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 다층필름의 물리적 특성에 대한 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 시험항목 | 시험방법 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 |
| 인장강도(MPa) | ASTM D412 | 46 | 52 | 56 | 39 | 41 |
| 신장률(%) | ASTM D412 | 224 | 231 | 249 | 106 | 118 |
| 인장탄성율 (MPa) |
ASTM D412 | 1730 | 1930 | 1970 | 1180 | 1260 |
| 유리전이온도 (℃) |
DSC(q20 v24.11 build 124)에 의한 열분석 | 81.9 | 80.5 | 81.3 | 111.5 | 102.3 |
| 열팽창계수 (ppm/℃) |
ASTM E 831 | 162 | 164 | 151 | 199 | 184 |
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 치과 스플린트용 열가소성 다층필름은 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 다층필름과 비교하여, 우수한 물리적 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A: 중심층
B: 제1 표면층 B': 제2 표면층
B: 제1 표면층 B': 제2 표면층
Claims (5)
- 열가소성 폴리우레탄계 조성물을 함유하는 0.1 내지 0.3 mm의 두께의 중심층(A) 및 상기 중심층의 양면에 형성되되, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate-Glycol Modified, PETG)를 함유하는 0.2 내지 0.5 mm의 두께의 제1 및 제2 표면층(B, B')을 포함하여 구성되되;
ASTM D412에 따른 인장강도가 40 내지 60 MPa이고, 신장률은 200 내지 400 %이고, 인장탄성율이 1500 내지 2000 MPa이고, 유리전이온도(Glass transition temperature)가 78 내지 85 ℃이고, ASTM E 831에 따른 열팽창계수가 150 내지 170 ppm/℃인 치과 스플린트용 열가소성 다층필름으로서;
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은
폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부 및 무기 충전제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름.
- 제1항에 있어서,
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은
폴리올 화합물 100 중량부에 대하여, 디이소시아네이트 화합물 80 내지 90 중량부, 사슬 연장제 1 내지 10 중량부, 무기 충전제 1 내지 10 중량부, 구연산트리에틸 0.1 내지 5 중량부, 실릴 옥살레이트 0.1 내지 5 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 테트라비닐시클로테트라 실록산 화합물 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것이고;
상기 무기 충전제는
실리카 100 중량부에 대하여, 황화아연 90 내지 120 중량부, 바이델라이트(beidellite ) 1 내지 10 중량부 및 아연 실리케이트 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름.
[화학식 1]
상기 [화학식1]에서,
R은 서로 같거나 다른 것으로서, 각각 독립적으로 H, C1 내지 C6의 알킬기 또는 히드록시기이다.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리올 화합물은
수평균 분자량이 500 내지 2000인 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 및 수평균 분자량이 3000 내지 5000인 폴리에스테르 폴리올을 1: 0.2 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것이고;
상기 폴리에스테르 폴리올은
폴리에틸렌숙시네이트 폴리올, 폴리부틸렌숙시네이트 폴리올, 폴리에틸렌세바케이트 폴리올, 폴리부틸렌세바케이트 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름.
- 제2항에 있어서,
상기 실릴 옥살레이트는 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름.
[화학식 2]
상기 [화학식2]에서,
R' 및 R"은 서로 같거나 다른 것으로서, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기, 비닐기, 페닐기 또는 이들이 조합된 관능기이다.
- 제1항에 있어서,
상기 열가소성 폴리우레탄계 조성물은
하기 화학식 3로 표시되는 발리엔아민 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 스플린트용 열가소성 다층필름.
[화학식 3]
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